有效去除水中低分子有机物和弱电离杂质的除盐系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种有效去除水中低分子有机物和弱电离杂质的除盐系统，包括：预处理系统(10)，预处理系统(10)对原水进行预处理，得到过滤水，预处理系统(10)包括过滤装置；浅除盐系统(20)，浅除盐系统(20)对过滤水进行浅除盐操作，得到一次纯水，浅除盐系统(20)包括反渗透处理装置；深除盐系统(30)，深除盐系统(30)对一次纯水进行深除盐操作，得到二次纯水；抛光系统(40)，抛光系统(40)与氮气真空混合式膜脱气装置(34)连通，抛光系统(40)对二次纯水进行抛光处理。上述方案能更有效地减少水中低分子有机物和弱电离杂质，使制备的超纯水满足新版国际标准ASTM D5127

Desalination system for effectively removing low molecular organics and weakly ionized impurities in water

【技术实现步骤摘要】
有效去除水中低分子有机物和弱电离杂质的除盐系统


[0001]本技术涉及集成电路水处理
，尤其涉及一种有效去除水中低分子有机物和弱电离杂质的除盐系统。

技术介绍

[0002]在集成电路生产过程中，超纯水是湿法刻蚀、光刻、化学机械抛光和物理气相沉积等半导体制造工序至关重要的清洗介质。半导体的工艺节点，决定清洗水的水质标准体系。相应的标准体系对超纯水的电阻率、总有机碳、二氧化硅、微粒子、细菌菌落、金属离子以及非金属离子等污染物参数做出相应的控制要求。其中，对总有机碳和一些影响制程工艺的浅能级杂质进行严格的痕量控制对于半导体制造工艺而言至关重要。
[0003]总有机碳(TOC)是表征水中有机物浓度的主要参数，是水中总碳与无机碳的计算差值。在半导体工艺中，超纯水中有机物残留会导致集成电路器件的漏电流增大，超纯水中碳残留物不但会引起硼、磷、砷等杂质扩散或离子注入时的内部结深变化，而且还会影响光刻胶的覆盖，进而导致显影时较容易出现针孔等缺陷。另外，含碳的有机物能够在硅片的表面产生分解，进而使得硅片上呈现蓝灰色的雾状物，这些雾状物会在薄栅的氧化过程中增加局部氧化速度，进而形成无定型氧化硅，最终造成场效晶体管出现栅极氧化缺陷，即含碳的有机物在硅片的表面可分解成水气等无机盐，使得硅片局部的氧化速度增加，最终导致硅片表面的氧化层变得不均匀。
[0004]低分子有机物是指相对分子质量(Mr)在1000以下的有机化合物，包括甲烷(CH4)、乙醇(C2H6O)、葡萄糖(C6H
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O6)、尿素(CH4N2O)和三卤甲烷(THMs)等。混凝澄清后的原水，低分子有机物约占溶解性有机碳(DOC)的55～72％以上。
[0005]相关的研究证明，对于先进制程(即线宽小于28nm的工艺制程)，在晶圆曝光过程中，激光器以特定波长工作，某些低分子有机物会发生分解。低分子有机物存在于水中时，由于其化学键能够被打开，会影响pH值变化，产生微气泡，进而对激光造成潜在的干扰，从而使得产品产生缺陷。还有相关的研究表明，尿素作为残留在超纯水中不易被去除的低分子有机物，在DUV光刻工艺中对光阻剂的性能产生负面影响。
[0006]此外，一些浅能级杂质，会对电子、空穴的载流子浓度产生影响。举例而言，超纯水中的P元素、As元素会作为N型杂质，若过量会导致P型硅反型。B元素是P型杂质，若过量会使得N型硅反型，很显然这会影响半导体器件的性能。B元素还将造成MOS电容器阈值电压的正漂移，并对氧化气氛中的扩散存在明显增强现象(OED)。
[0007]综上可知，严格控制超纯水中的总有机碳和痕量的弱电离杂质，对半导体制造工艺避免有机物(尤其是低分子有机物)和浅能级杂质的污染起到至关重要的作用。相比于旧版国际标准，新版ASTM D5127
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13(2018)《电子和半导体工业用超纯水的标准指南》对于总有机碳和痕量的弱电离杂质提出了更严厉的限定要求。面对更加苛刻的超纯水制备的微污染控制要求，传统的IMS水处理工艺系统在污染物的去除能力、脱除效率，以及能源消耗等方面均存在一些问题与缺陷。而且，随着指标提升在加大处理剂量的同时，传统的工艺系统
也出现经济性和安全性问题。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是提供一种能够更有效地去除水中低分子有机物和弱电离杂质的除盐系统。
[0009]为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0010]一种有效去除水中低分子有机物和弱电离杂质的除盐系统，其特征在于，包括：
[0011]预处理系统，所述预处理系统用于对原水进行预处理，得到过滤水，所述预处理系统包括过滤装置；
[0012]浅除盐系统，所述浅除盐系统用于对所述过滤水进行浅除盐操作，得到一次纯水，所述浅除盐系统包括反渗透处理装置；
[0013]深除盐系统，所述深除盐系统用于对所述一次纯水进行深除盐操作，得到二次纯水，所述深除盐系统包括沿水流方向依次连通的连续电除盐系统、光催化真空紫外氧化器、弱酸盐脱除塔和氮气真空混合式膜脱气装置，所述连续电除盐系统通过RO水槽与所述浅除盐系统连通；
[0014]抛光系统，所述抛光系统与所述氮气真空混合式膜脱气装置连通，所述抛光系统用于对所述二次纯水进行抛光处理。
[0015]进一步地，所述过滤装置包括连接原水储槽的碟片过滤器以及设置在所述碟片过滤器后端的预处理超滤器。
[0016]进一步地，所述浅除盐系统包括膜前过滤器、一级RO装置、级间水槽和二级RO装置，其中：
[0017]所述膜前过滤器通过预处理水槽与所述预处理系统连通；
[0018]所述级间水槽通过所述一级RO装置与所述膜前过滤器连通；
[0019]所述二级RO装置通过所述级间水槽与所述一级RO装置连通。
[0020]进一步地，所述浅除盐系统还包括热交换器，所述热交换器与所述预处理水槽连接，用于加热输入到所述预处理水槽中、且经所述预处理系统预处理的所述原水。
[0021]进一步地，所述浅除盐系统还包括pH调节装置，所述二级RO装置的膜为适用于原水TDS≥5000mg/l的螺旋卷式聚酰胺复合膜元件，调节pH＝9.5～11，所述pH调节装置连接于所述级间水槽与所述二级RO装置之间。
[0022]进一步地，所述浅除盐系统还包括阻垢剂投药机和还原剂投药机，其中：
[0023]所述阻垢剂投药机和所述还原剂投药机均连接于所述膜前过滤器的前端。
[0024]进一步地，所述二级RO装置的出水口连接有RO水槽，所述RO水槽采用氮气封存技术；
[0025]所述二级RO装置的出水口通过第一LCV阀与所述级间水槽连通，随着所述RO水槽内的液位趋向高位，通过第一LCV阀，以模拟量比例调节的方式将所述二级RO装置产出的部分一次纯水返回至所述级间水槽中。
[0026]进一步地，所述氮气真空混合式膜脱气装置的出水口连接有纯水储槽，将二次纯水流入纯水储槽，所述纯水储槽采用氮气封存技术；
[0027]所述氮气真空混合式膜脱气装置的出水口通过第二LCV阀与所述RO水槽连通，随
着所述纯水储槽内液位趋向高位，通过第二LCV阀，以模拟量比例调节的方式将所述氮气真空混合式膜脱气装置产出的部分二次纯水返回到所述RO水槽中。
[0028]进一步地，所述抛光系统包括沿水流方向依次连通的纯水储槽、冷却器、二级光催化真空紫外氧化器、抛光树脂塔和二级氮气真空混合式膜脱气装置，所述纯水储槽与所述深除盐系统连通。
[0029]进一步地，所述抛光系统还包括终端超滤器，所述终端超滤器与所述二级氮气真空混合式膜脱气装置连通，所述抛光树脂塔、所述二级氮气真空混合式膜脱气装置和所述终端超滤器在水流方向依次连通。
[0030]进一步地，所述光催化真空紫外氧化器产生的紫外光的波长为185nm，且辐射通量为0.07～0.46kW/m3/hr。
[0031]进一步地，所述连续电除盐系统的电流I为1.5～4.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有效去除水中低分子有机物和弱电离杂质的除盐系统，其特征在于，包括：预处理系统(10)，所述预处理系统(10)用于对原水进行预处理，得到过滤水，所述预处理系统(10)包括过滤装置；浅除盐系统(20)，所述浅除盐系统(20)用于对所述过滤水进行浅除盐操作，得到一次纯水，所述浅除盐系统(20)包括反渗透处理装置；深除盐系统(30)，所述深除盐系统(30)用于对所述一次纯水进行深除盐操作，得到二次纯水，所述深除盐系统(30)包括沿水流方向依次连通的连续电除盐系统(31)、光催化真空紫外氧化器(32)、弱酸盐脱除塔(33)和氮气真空混合式膜脱气装置(34)，所述连续电除盐系统(31)通过RO水槽(210)与所述浅除盐系统(20)连通；抛光系统(40)，所述抛光系统(40)与所述氮气真空混合式膜脱气装置(34)连通，所述抛光系统(40)用于对所述二次纯水进行抛光处理。2.根据权利要求1所述的除盐系统，其特征在于，所述过滤装置包括连接原水储槽(50)的碟片过滤器(11)以及设置在所述碟片过滤器(11)后端的预处理超滤器(12)。3.根据权利要求1所述的除盐系统，其特征在于，所述浅除盐系统(20)包括膜前过滤器(21)、一级RO装置(23)、级间水槽(22)和二级RO装置(24)，其中：所述膜前过滤器(21)通过预处理水槽(25)与所述预处理系统(10)连通；所述级间水槽(22)通过所述一级RO装置(23)与所述膜前过滤器(21)连通；所述二级RO装置(24)通过所述级间水槽(22)与所述一级RO装置(23)连通。4.根据权利要求3所述的除盐系统，其特征在于，所述浅除盐系统(20)还包括热交换器(29)，所述热交换器(29)与所述预处理水槽(25)连接，用于加热输入到所述预处理水槽(25)中、且经所述预处理系统(10)预处理的所述原水。5.根据权利要求3所述的除盐系统，其特征在于，所述浅除盐系统(20)还包括pH调节装置(28)，所述二级RO装置(24)的膜为适用于原水TDS≥5000mg/l的螺旋卷式聚酰胺复合膜元件，调节pH＝9.5～11，所述pH调节装置(28)连接于所述级间水槽(22)与所述二级RO装置(24)之间。6.根据权利要求3所述的除盐系统，其特征在于，所述浅除盐系统(20)还包括阻垢剂投药机(26)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，程星华，杨光明，李锦生，刘澈，王鹏，
申请(专利权)人：中国电子工程设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：